Back to the topics list

ndryshimi i gjendjes së lëndës

Ekzistojnë tre gjendje / faza të materies, përkatësisht të ngurtë, të lëngët dhe të gaztë. E njëjta lëndë mund të ekzistojë në të tre fazat në kushte të ndryshme të temperaturës dhe presionit. Për shembull, akulli (i ngurtë) në 0° kur nxehet bëhet ujë (i lëngshëm) në 0°C, i cili me ngrohjen e mëtejshme ndryshon në avull (gaz) në 100°C. Kështu, në një presion atmosferik, uji gjendet në të tre fazat në temperatura të ndryshme.

Procesi i ndryshimit nga një gjendje në tjetrën në një temperaturë konstante quhet ndryshimi i fazës . Është sjellë për shkak të shkëmbimit të nxehtësisë.
Ndryshimi nga faza e ngurtë në të lëngët njihet si shkrirja , ndërsa ndryshimi i kthimit nga e lëngët në të ngurtë quhet ngrirje. Ndryshimi nga lëngu në avull njihet si avullim, ndërsa ndryshimi i kundërt nga gazi në lëng quhet kondensim (ose lëngëzimi). Ndryshimi i drejtpërdrejtë nga e ngurtë në avull quhet sublimim dhe ndryshimi i kundërt nga avulli në të ngurtë quhet depozitim.

SHKRIMI DHE NGRIRJA

Ndryshimi i fazës së ngurtë në të lëngët me thithjen e nxehtësisë në një temperaturë konstante quhet shkrirje. Të temperatura konstante në të cilën një lëndë e ngurtë ndryshon në lëng quhet pika e shkrirjes së lëndës së ngurtë. Ndryshimi i kundërt nga faza e lëngët në të ngurtë me çlirimin e nxehtësisë në një temperaturë konstante quhet ngrirje dhe temperatura në të cilën një lëng ngrin në të ngurtë quhet pika e tij e ngrirjes. Energjia e nxehtësisë thithet gjatë shkrirjes dhe refuzohet gjatë ngrirjes në një temperaturë konstante.

Kurba e ngrohjes së akullit gjatë shkrirjes

Shikoni grafikun e mësipërm. Temperatura e akullit mbetet konstante e barabartë me 0 °C në pjesën AB derisa i gjithë akulli të shkrihet. Nxehtësia e dhënë gjatë kësaj kohe përdoret për të shkrirë akullin. Pas kësaj, temperatura e ujit të formuar nga shkrirja e akullit fillon të rritet nga 0 °C (pjesa para Krishtit).

AVULLIMI OSE VLERIM

Ndryshimi nga faza e lëngshme në gaz (ose avull) në thithjen e nxehtësisë në një temperaturë konstante quhet avullim. Temperatura e veçantë në të cilën ndodh avullimi quhet pika e vlimit të lëngut. Në mënyrë të ngjashme, ndryshimi nga faza e avullit në të lëngët në çlirimin e nxehtësisë në një temperaturë konstante quhet kondensim dhe temperatura e veçantë në të cilën ndodh kondensimi quhet pika e kondensimit të avullit.
Energjia e nxehtësisë thithet në një temperaturë konstante gjatë avullimit, ndërsa e njëjta sasi e energjisë termike çlirohet gjatë kondensimit në atë temperaturë për të njëjtën masë të substancës.

Kurba e ngrohjes së ujit

Në pikën A uji është në temperaturën e dhomës (20°C) dhe më pas me thithjen e energjisë termike temperatura e ujit rritet vazhdimisht në pjesën AB ku është në gjendje të lëngët. Në pikën B fillon vlimi dhe temperatura nuk rritet më tej në pjesën BC, energjia e nxehtësisë thithet vazhdimisht dhe përfaqëson vlimin e ujit, duke qenë B si pika e vlimit të ujit.

Pse hedhim kripë gjatë gatimit të bishtajve? Kjo bazohet në faktin se shtimi i papastërtive rrit pikën e vlimit të ujit. I shtojmë kripë gjatë gatimit të bishtajve, kështu uji i jep energji të mjaftueshme nxehtësisë përmbajtjes së tij përpara se të vlojë dhe kështu gatimi bëhet më i lehtë dhe më i shpejtë. Pse duhet më shumë për të gatuar ushqimin në kodra sesa në rrafshnalta? Kjo bazohet në faktin se pika e vlimit zvogëlohet me një ulje të presionit. Në lartësi të mëdha si kodra apo male, presioni atmosferik është i ulët, prandaj në këto vende uji vlon në një temperaturë më të ulët se 100 °C dhe kështu nuk i jep energjinë e nevojshme termike përmbajtjes së tij për gatim. Kështu që gatimi në vende të tilla merr një kohë shumë më të gjatë.

Nxehtësia LATENT DHE Nxehtësia SPECIFIKE LATENT

Gjatë ndryshimit të fazës së një lënde që ndodh në një temperaturë konstante një sasi e konsiderueshme e energjisë termike absorbohet ose çlirohet.   Meqenëse energjia e nxehtësisë e përthithur ose e çliruar në një ndryshim faze nuk manifestohet nga jashtë me ndonjë rritje ose rënie të temperaturës, ajo quhet nxehtësi latente.
Nxehtësia latente, kur shprehet për një masë njësi të një lënde, quhet nxehtësi latente specifike dhe shënohet me simbolin L.

Njësia SI e nxehtësisë latente specifike është J kg ^-1 , njësitë e tjera të zakonshme janë cal g ^-1 .
1 cal g ^-1 = 4,2 × 10 ³ J kg ^-1

Nxehtësia e shkrirjes është energjia termike që duhet të tërhiqet për të ngurtësuar një masë ose sasi të caktuar lëngu ose të shtohet për të shkrirë një masë ose sasi të caktuar të ngurtës. Quhet gjithashtu nxehtësia latente e shkrirjes. Nxehtësia latente e avullimit është nxehtësia e konsumuar ose e shkarkuar kur lënda shpërbëhet, duke ndryshuar gjendjen nga gjendja e lëngshme në atë të gazit në një temperaturë konsistente.
Nxehtësia specifike latente e shkrirjes së akullit është energjia e nxehtësisë e nevojshme për të shkrirë një masë njësi akulli në 0 °C në ujë në 0 °C pa ndonjë ndryshim në temperaturë. Nxehtësia specifike latente e ngrirjes së akullit është energjia e nxehtësisë e çliruar/liruar kur një masë njësi uji në 0 °C ngrin në akull në 0 °C pa ndonjë ndryshim në temperaturë. Për akullin, nxehtësia latente specifike e shkrirjes është 336000 J kg ^-1 , që do të thotë se 1 kg akull në 0 °C thith 336000 J energji nxehtësie për t'u shndërruar në ujë në 0 °C. Për avullimin, është sasia e nxehtësisë (540 cal g ⁻¹ ) që pritet të ndryshojë mbi 1 g ujë në 1 g tym uji. Një masë e ngjashme nxehtësie lëshohet në lëvizjen e skenës gjatë grumbullimit të 1 g tym uji në 1 g ujë.

Shpjegimi i nxehtësisë latente të shkrirjes në bazë të modelit kinetik
Sipas modelit kinetik, molekulat në një trup të ngurtë lëkunden rreth pozicionit të tyre mesatar. Energjia totale e një molekule është shuma e energjisë kinetike (e cila varet nga temperatura) për shkak të lëvizjes së saj dhe energjisë së saj potenciale (e cila varet nga forca e tërheqjes midis molekulave dhe ndarja midis tyre). Kur të ngurta shndërrohet në lëng pa ndryshim në temperaturë, kinetika mesatare e molekulave nuk ndryshon, por ndarja ndërmjet molekulave mesatarisht rritet. Kërkohet pak energji për të rritur ndarjen kundër forcave tërheqëse ndërmjet molekulave (dmth. për rritjen e energjisë potenciale të molekulave). Kështu, energjia e nxehtësisë e dhënë gjatë shkrirjes përdoret vetëm në rritjen e energjisë potenciale të molekulave dhe quhet nxehtësia latente e shkrirjes.

Shembuj

• Bora në male nuk shkrihet menjëherë: Arsyeja është se akulli ka një nxehtësi të lartë specifike latente të shkrirjes (336000 J kg ^-1 ). Ndryshon në ujë ngadalë pasi merr energjinë e nxehtësisë nga dielli. Nëse nxehtësia latente do të ishte e ulët, e gjithë bora do të ishte shkrirë në një kohë të shkurtër duke marrë nxehtësinë nga dielli dhe do të kishte përmbytje në lumenj.
• Në vendet e ftohta uji në liqene dhe pellgje nuk ngrin menjëherë: Arsyeja është se nxehtësia specifike latente e shkrirjes së akullit është mjaft e lartë, për shkak të së cilës uji në liqene dhe pellgje do të duhet të çlirojë një sasi të madhe nxehtësie për të. përreth para ngrirjes. Shtresa e akullit e formuar mbi sipërfaqen e ujit duke qenë një përcjellës i dobët i nxehtësisë do të parandalojë gjithashtu humbjen e nxehtësisë nga uji i liqenit, prandaj ai nuk ngrin menjëherë.
• Pijet ftohen më shpejt duke shtuar një copë akulli sesa uji i ftohtë me akull në 0 °C: Kjo ndodh sepse 1 gram akull në 0 °C merr 336 J energji nxehtësie nga pija për t'u shkrirë në ujë në 0 °C. C. Kështu, pijet çlirojnë 336 J energji të nxehtësisë shtesë në 1 gram akull në 0 °C, sesa në 1 gram ujë të ftohtë në akull në 0 °C.

• Djersitja shkakton ftohje: Djersitja është një funksion trupor shpëtimtar që ndihmon në rregullimin e temperaturës së trupit tuaj. Kur moti është i nxehtë ose temperatura e trupit tuaj rritet për shkak të stërvitjes ose temperaturës, djersa lëshohet përmes kanaleve në lëkurë. Ai përmban 90% ujë. Pikat e djersës të pranishme në trupin tuaj përdorin nxehtësinë e trupit për kalimin fazor nga lëngu në avull. Kjo rezulton në një efekt ftohës që ndihmon në ruajtjen e temperaturës së trupit dhe ftoh trupin.
• Jini gjithmonë të kujdesshëm kur hapni kapakun e një tenxhere kur uji në të është duke vluar: Uji ka një nxehtësi të madhe specifike latente të avullimit. Kur avulli kondensohet në lëkurën e krahut tuaj, lirohet një sasi shumë e madhe nxehtësie latente, e cila shkakton djegie të rënda.

Pyetja 1: Sa energji termike nevojitet për të shkrirë 10 kg akull? (Nxehtësia specifike latente e akullit = 336 J g ^-1 )
Zgjidhje: m = 10 kg, L = 336 J g ^-1
Energjia e kërkuar e nxehtësisë = mL = 10000 × 336 = 3360000 J

Pyetja 2: Temperatura e 250 gram ujë në 40 °C ulet në 0 °C duke shtuar akull në të. Gjeni masën e akullit të shtuar. (Nxehtësia latente specifike e akullit është 336 J g ^-1 dhe kapaciteti specifik i nxehtësisë së ujit është 4,2 J g ^-1 K ^-1 )
Zgjidhja: Energjia e nxehtësisë e humbur nga uji = energjia e nxehtësisë e fituar nga akulli
Rënia e temperaturës është 40 − 0 = 40 °C.
Nxehtësia e humbur nga uji = m⋅c⋅Δt = 250 × 4,2 × 40 = 42000 J
Nxehtësia e fituar nga akulli = 42000 = masa e akullit × 336 ⇒ masa e akullit = 42000 ∕ 336 = 125 g

Pyetja 3: 10125 J energji termike zien 4,5 gram ujë në 100°c në avull në 100°c, gjeni nxehtësinë latente të avullit në njësitë SI.
Zgjidhja: Nxehtësia latente e avullit L = 10125 J ∕ (4,5 × 10 ^-3 ) kg = 2250 × 10 ³ J∕kg